Дмитрий Иванович Менделеев

Нам придется забыть, что атомы заставляет соединяться между собой та же сила, которая заставляет гребенку, потертую о волосы, притягивать к себе листочки бумаги, – сила электрического притяжения, проявляющаяся, однако, совсем не так элементарно, как это представлял себе когда- то Берцелиус. Забудем об электрической природе такого свойства гранита, как прочность, такого свойства стали, как твердость, и чисто химической «любви» соли к воде. Забудем, что присущее атому свойство соединяться с точно определенным числом атомов других элементов, сущность которого как раз и стремился выяснить Менделеев, – так называемая атомность или валентность, – объясняется способностью атомов обмениваться между собой электронами, которыми насыщены оболочки их ядер. Сила сцепления частиц вещества, порождающая такие явления, как прилипание, смачиваемость и т. д., тоже электрического происхождения, но проявления ее связаны с более грубым взаимодействием частиц вещества – молекул, составляющих индивидуальность того или иного химического соединения. Отсюда нельзя сразу перескочить к значительно более тонким силам химического сродства, характеризующим индивидуальность отдельных атомов, сцепляющихся между собой для того, чтобы образовать молекулу.

Но мы все эти современные воззрения на структуру вещества должны оставить в стороне совсем не для того, чтобы на опустевшем фоне большой карты нашего знания нам показались более оправданными попытки Менделеева от «механики частиц» подобраться сразу же к силам химического сродства.

Все высказанные уже оговорки необходимы лишь для того, чтобы мы могли следить за опытами, задуманными Менделеевым в 1860 году, без всякой предвзятости и без чрезмерных ожиданий. Они достаточно интересны сами по себе, и мы их так, попросту, и опишем.

Чего хотел достичь Менделеев – мы знаем: он стремился ослабить силы сцепления между молекулами и посмотреть, не прячутся ли за ними какие-нибудь любопытные и важные для химии свойства вещества, обычно замаскированные игрой этих сил взаимодействия между молекулами. Когда, с помощью рычага весов, он оторвал пластинку, припаянную к поверхности жидкости, он противопоставлял силе сцепления частиц жидкости силу земного тяготения. Он словно «взвешивал» стремление молекул к взаимному сближению. В этом опыте сила сцепления испытывалась на крайнем пределе ее мощи, когда она в состоянии еще удерживать прилипающую к поверхностному слою пластинку твердого тела. Но эту же силу можно наблюдать и на крайнем пределе ее немощи, когда она почти уничтожена. Что лее может свести «нанет» силу сцепления частиц между собой? Только что родившаяся новая механическая теория тепла указывала Менделееву ответ: ускорение их хаотического теплового движения.

Прибором для измерения сил сцепления частиц жидкости Менделееву служила тонкая стеклянная трубка с отверстием не толще волоса, так называемый капилляр. Если такой капилляр погрузить одним концом в жидкость, он тотчас начнет наполняться этой жидкостью до определенного уровня. Одна жидкость поднимается в капиллярной трубке на большую высоту, другая – на меньшую. Она вздымается повыше, если сила сцепления частиц в жидкости велика, пониже – если она мала. Таким образом, в этом простом приборе связываются между собой два физических явления: сила сцепления частиц жидкости и высота подъема жидкости в капилляре, – здесь одно является следствием другого, одно познается через другое. Шкалой этого прибора является сама стеклянная трубочка капилляра. Указатель силы сцепления – столбик жидкости, вздымающийся по волосному каналу капилляра на ту или иную высоту. Если жидкость нагревать, сцепление частиц в ней ослабляется, потому что верх берет хаотическое тепловое движение, передающееся от молекулы к молекуле и заставляющее их двигаться все быстрее и быстрее. Термометр показывает, насколько сильно нагрета жидкость. Насколько, соответственно, уменьшается сила сцепления, показывает высота подъема жидкости в капиллярной трубке. Вот и все исходные условия для наблюдений, которые предпринял Менделеев.

Он с утра и до ночи пропадал в своем сарайчике. Ему приходилось быть одновременно и исследователем, и препаратором, и лаборантом. Он сам паял термометры, сам очищал исследуемые жидкости от примесей, проверял или заново определял их удельные веса, снова оставляя в наследство своим благодарным последователям громадные таблицы безупречно точных данных. Он сопоставлял силу сцепления жидкостей и их плотность. Он наблюдал за тем, как сцепление изменялось с изменением состава жидкости. Он старался обнаружить еще новые, неизвестные связи явлений. И он не замечал ничего! Во всяком случае – ничего интересного для химика.